Odkrywanie tajemnic transportu chemicznego przez błony komórkowe
Skoordynowane międzynarodowe wysiłki mające na celu wyjaśnienie, w jaki sposób substancje chemiczne są transportowane przez błony komórkowe, zaowocowały czterema pionierskimi pracami naukowymi opublikowanymi na łamach czasopisma „Molecular Systems Biology”. Dzięki wsparciu finansowanych ze środków Unii Europejskiej projektów ReSOLUTE(odnośnik otworzy się w nowym oknie), EUbOPEN(odnośnik otworzy się w nowym oknie), REsolution(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i GlyCANswer przeprowadzono badania, które pozwoliły na opracowanie pierwszego kompleksowego modelu szlaków transportu chemicznego w ludzkich komórkach. W dużej mierze żyjemy dzięki temu, że nasze komórki nieustannie wchłaniają składniki odżywcze, jony i witaminy, jednocześnie usuwając zbędne substancje. Ten podstawowy proces nie byłby możliwy bez białek odpowiadających za transport odbywający się przez nasze błony komórkowe. Jednak aktualnie uczeni dysponują bardzo skąpą wiedzą na temat genów kodujących białka transportowe, co utrudnia postęp w wielu różnych dziedzinach, od leczenia raka po badania nad chorobami metabolicznymi i neurologicznymi. Analizując największą rodzinę białek transportowych, czyli przenośniki substancji rozpuszczonych (ang. solute carriers, SLC), naukowcy skupieni wokół wspomnianych czterech projektów badawczych dostarczają bezcennych informacji na temat skomplikowanej logistyki ruchu substancji chemicznych w ludzkich komórkach, ponad dwukrotnie zwiększając dotychczasową wiedzę o białkach SLC. Ich odkrycia torują drogę w kierunku przyszłych przełomowych zastosowań medycznych opartych właśnie na tych białkach. „Trudno jest znaleźć w historii równie kompleksowe badania, które by tak mocno przesunęły granice dotychczasowej wiedzy i narzędzi w kierunku indywidualnej klasy docelowej, tak silnie związanej z wieloma chorobami ludzi”, zauważa starszy autor badań Giulio Superti-Furga, zacytowany w komunikacie prasowym w serwisie „EurekAlert!”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Mamy nadzieję, że te cztery przedsięwzięcia obniżą barierę dla badań nad białkami transportowymi i staną się impulsem dla nowej fali odkryć biomedycznych w nadchodzących latach”, dodaje Superti-Furga, który pełni funkcję dyrektora naukowego w austriackim Centrum Badań nad Medycyną Molekularną (CeMM), ośrodku koordynującym realizację projektów ReSOLUTE i REsolution. Oprócz obszernych opracowań naukowych na temat białek SLC(odnośnik otworzy się w nowym oknie) badania doprowadziły również do powstania szerokiej gamy odczynników, zestawów danych i narzędzi analitycznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które są dostępne bezpłatnie za pośrednictwem strony internetowej projektu RESOLUTE. „Najważniejszym osiągnięciem jest fakt, że byliśmy w stanie dla większości – jeśli nie dla wszystkich – przenośników substancji rozpuszczonych dodać adnotacje zawierające informacje funkcjonalne, a także stworzyliśmy niespotykanie szeroki zestaw narzędzi, które już teraz służą globalnej społeczności naukowej”, zaznacza Ulrich Goldmann, pracownik naukowy ośrodka CeMM. „To osiągnięcie, którego bezpośrednim owocem jest baza wiedzy RESOLUTE, stanowi unikalny i prawdziwie cenny zasób dla wszystkich naukowców”.
Cztery badania w skrócie
Pierwsze(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z czterech badań koncentrowało się na metabolicznej mapie nadrodziny białek SLC występujących u człowieka. Prace polegały na tym, że setki genów kodujących SLC były systematycznie eliminowane lub zmuszane do nadmiernej ekspresji w ludzkich liniach komórkowych, co pozwoliło na odkrycie różnych sygnatur związanych z metabolizmem i ekspresją genów oraz na identyfikację potencjalnych substratów dla 71 wcześniej niescharakteryzowanych białek transportowych. W ramach drugiego badania(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opracowano kompleksową, opatrzoną szczegółowymi adnotacjami i ogólnodostępną bazę danych, która przedstawia biochemiczne i biologiczne właściwości rodziny SLC. Z kolei trzecie badanie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) było poświęcone kompletnemu opisowi interaktomu nadrodziny SLC. W ramach tego badania naukowcy zmapowali interakcje między białkami dla prawie 400 białek SLC, ujawniając tysiące nowych połączeń i rzucając światło na podstawowe mechanizmy regulatorowe. Owocem ostatniego z badań(odnośnik otworzy się w nowym oknie) jest pierwsza genetyczna mapa interakcji SLC. Projekty ReSOLUTE, EUbOPEN oraz REsolution zostały wsparte przez Wspólną Inicjatywę Technologiczną w zakresie Leków Innowacyjnych, stanowiącą partnerstwo między Unią Europejską a europejskim przemysłem farmaceutycznym. Projekty ReSOLUTE (Research empowerment on solute carriers (ReSOLUTE)), GlyCANswer (Decoding the Cancer Glycoproteome Driven Immune Response) i REsolution (Add medical genetic solutions to RESOLUTE (REsolution)) dobiegły już końca. Projekt EUbOPEN (EUbOPEN: Enabling and Unlocking biology in the OPEN) zakończy się w październiku 2025 roku. Więcej informacji: strona projektu ReSOLUTE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) strona projektu EUbOPEN(odnośnik otworzy się w nowym oknie) projekt GlyCANswer strona projektu REsolution(odnośnik otworzy się w nowym oknie)